Základy exponometrie. Jana Andrýsková Ústav informatiky PEF MZLU v Brně Digitální fotografie (DIF)

Transkript

1 Základy exponometrie Jana Andrýsková Ústav informatiky PEF MZLU v Brně Digitální fotografie (DIF)

2 Expoziční základy světlo je to jediné, co tvoří fotografii jeho druh, směr, kvalita a množství (expozice) rozhoduje o výsledné fotografii jedním z klíčových faktorů je správná expozice ovlivňují ji pouze 3 faktory: 1. expoziční čas = doba, po kterou světlo působí na senzor 2. clona = průměr kruhového otvoru ve středu objektivu reagující na množství světla prošlého objektivem 3. ISO citlivost = elektronicky řízená citlivost senzoru na světlo

3 Expoziční čas nebo též osvitová doba (rychlost závěrky) doba, po kterou světlo působí na senzor DSLR (příp. citlivou vrstvu fotografického materiálu) lidské oko se chová logaritmicky podíl jasu sousedních hodnot stupňů šedé bude vždy stejný ve fotografii se používá násobitel 2 základní hodnoty odpovídají zvýšení/snížení jasu 2x 1, (0.5) 1/2, (0.25) 1/4, (0.125) 1/8, (0.0625) 1/16, ( ) 1/32, ( ) 1/64, ( ) 1/128,...

4 Expoziční čas snaha používat rozumná čísla krok není vždy přesně 2x (čísla se zaokrouhlují), 4, 2, 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/15, 1/30, 1/60, 1/125, 1/250, 1/500, v praxi se také používá jemnější dělení mezi sousedními hodnotami je ještě mezihodnota 1/2 nebo dvě mezihodnoty 1/3 a 2/3 změna expozičního času o 1 hodnotu na základní stupnici mění množství světla 2x (neboli o 1 expoziční hodnotu EV) Které číslo z dvojice 30 a 60 označuje delší expoziční čas?

5 Rychlost závěrky rychlost závěrky = dráha závěrky / expoziční čas (v praxi se skutečná rychlost závěrky nijak nepoužívá) mechanická závěrka se kombinuje se závěrkou elektronickou (např. 1/2000 sec.) v praxi při nastavení expoziční doby jsme omezeni nebezpečím: rozhýbání snímku (třes rukou) pravidlo focení z ruky pohybovou neostrostí (vlivem pohybu fotografovaného objektu) Delší časy udržíte lépe, když má fotoaparát objektiv s kratší nebo delší ohniskovou vzdáleností?

6 Rychlost závěrky - panning panning = sledování objektu, švenkování vysoká rychlost pohybu nějakého objektu vyžaduje extrémně krátké expoziční časy pomoci může i sledování pohybujícího se objektu fotoaparátem pohyb fotoaparátu sníží relativní rychlost objektu pohyb fotoaparátu zvýší relativní rychlost pozadí díky panningu se dá fotografovat s rozumnými expozičními časy výsledkem je zaostřený objekt na pohybujícím se pozadí

7 Expoziční čas a šum při časech delších než 1 sekunda vzniká na senzoru šum problém zejména při expozici za tmy TEST: nasaďte na objektiv krytku, nastavte ISO na 100 nebo 200 a expoziční čas na 30 vteřin. řešení: chlazení senzoru softwarové odstranění šumu (Long Exposure Noise Reduction) bude probíráno na samostatné přednášce

8 Clona kruhový otvor ve středu objektivu množství světla, které projde clonou, je úměrné její ploše a plocha je určena průměrem clony opakování: čím větší je průměr clony, tím více světla projde objektivem a dopadne na senzor 2x větší průměr clony 4x větší množství světla (4x větší expozice) chcete-li zdvojnásobit expozici, musíte clonu otevřít nikoliv 2x, ale pouze 1.4x

9 Clona množství světla, které dopadá na senzor, závisí nejen na otvoru clony, ale také na vzdálenosti clony od senzoru (= ohnisková vzdálenost objektivu!) světla ubývá s druhou mocninou, protože plocha roste také s druhou mocninou uvažovat při expozici ohniskovou vzdálenost je dost nepraktické! trik: zavedení clonových čísel

10 Clonové číslo F veličina nezávislá na ohniskové vzdálenosti objektivu zajistí stejné množství světla na senzoru u objektivů s různými ohniskovými vzdálenostmi jak? ohniskovou vzdálenost známe objektiv si pro dané clonové číslo sám spočítá potřebný průměr clony průměr clony (D) = ohnisková vzdálenost (f) / clonové číslo (F) často se setkáváme se zápisem např. f/4.5

11 Clonové číslo F Příklad 1: 200 mm objektiv, clonové číslo 4 průměr clony = 200 / 4 = 50 mm Příklad 2: 20 mm objektiv, clonové číslo 4 průměr clony = 20 / 4 = 5 mm Proč teleobjektivy (s ohniskovou vzdáleností např. 300 mm) nemívají lepší světelnost než 4?

12 Clonové číslo F mezinárodní řada clonových čísel odpovídá fyziologii lidského oka násobky expozice 2x (dvojnásobné osvětlení) násobky 2 = 1.4 (plocha clony roste s druhou mocninou průměru clony) 1.0, 1.4, 2.0, 2.8, 4.0, 5.6, 8, 11, 16, 22, 32, 45, číselné dvojnásobky jsou vždy ob jedno clonové číslo!

13 ISO citlivost udává citlivost senzoru na světlo ovlivňujeme velikost zesílení signálu (viz samostatná přednáška) udává se v jednotkách ISO a hrubě odpovídá citlivosti klasického filmu základní stupnice:, 50, 100, 200, 400, 800, 1600, 3200, každá sousední hodnota na stupnici mění citlivost právě 2x zvýšíme-li ISO citlivost 2x, ke stejné expozici stačí poloviční množství světla výhoda digitální fotografie (není nutné měnit film při každé změně citlivosti)

14 ISO a šum zvýšení hodnoty ISO (zesílení elektrického náboje) způsobuje šum v obraze (zejména v modrém a červeném kanále) bude na samostatné přednášce obrazový šum je částečně podobný zrnu klasického filmu na rozdíl od zrna je digitální šum: vnímán nelibě znehodnocuje fotografii každé potlačení šumu vede k degradaci obrazu odšumovací programy (např. program NeatImage) Kdy potřebujeme zvyšovat hodnotu ISO?

15 Reciprocita času, clony a ISO zdvojnásobit množství světla lze změnou času, clony nebo ISO (získáme stejný výsledek) tzv. reciprocita = záměnnost různé varianty stejné expozice při hodnotě ISO 100: clona: f/2.0, čas: 1/500 sec. clona: f/2.8, čas: 1/250 sec. nebo clona: f/2.0, čas: 1/1000 sec. při ISO 200 v praxi je možné nalézt velké množství trojic clona/čas/iso, které povedou ke stejné expozici

16 Test Která trojice je v rovnováze z trojicí F5.6, 1/125 s., ISO 100? F4, 1/250, ISO 400 F4, 1/60, ISO 200 F16, 1/60, ISO 400

17 Expoziční hodnota (EV) EV (Exposition Value) vyjadřuje absolutní množství světla vně fotoaparátu (na scéně) (nezávisle na vybavení a metodě) ve fotografii vyjadřuje vztah úrovně okolního světla k nastavení fotoaparátu dá se zjistit z času, clony a ISO citlivosti každý bod scény má jiný jas (hodnotu EV) pro stanovení správné expozice potřebujeme stanovit průměrnou hodnotu EV scény pracují s ní některé ruční expozimetry

18 Průměrné EV hodnoty různých scén EV Příklad scény -6 až -2 Noční scéna osvětlena jen hvězdami a měsícem. -1 až 1 Noc s osvětleným městem opodál. 2 až 5 Scéna osvětlená svíčkami, málo osvětlená ulice v noci. 5 až 7 Hodně osvětlená ulice v noci, málo osvětlený interiér. 7 až 8 Sportovní hala, běžný interiér, obchodní centrum, hluboký les. 9 až 11 Východ a západ slunce, zamračená krajina, objekty ve stínu, přesvícené interiéry. 12 až 13 Lehce zamračený den, světlý den, jarní slunní opar. 14 až 16 Slunný den. 17 a víc Málokdy v běžné přírodě, silný bodový zdroj světla. v tabulce je zachycen rozsah světla od 1 EV od 15 EV, což odpovídá poměru jasů více než 1:16000

19 Rozsah jasů u DSLR k dané úrovni okolního světla lze přiřadit libovolnou hodnotyu ISO a pak přizpůsobit odpovídající kombinaci clony a času pokud je vše ve správném poměru, hovoříme o správné expozici, odpovídající danému EV na scéně expoziční automatika DSLR pracuje jen v určitém rozsahu jasů (cca 1 až 20 EV)

20 Expoziční hodnota známe-li čas, clonu a ISO, můžeme stanovit EV scény více světla na scéně zkracování času zvýšení EV více světla na scéně větší clonové číslo zvýšení EV více světla na scéně menší ISO zvýšení EV sousední hodnoty EV mění faktor světla 2x zvýšení o 1 EV zdvojnásobení množství světla snížení o 1 EV pokles světla na polovinu EV = 0 (expozice s časem 1 s., při cloně F1 a ISO citlivosti 100) EV = 11 (expozice: 1/30, f/8, ISO 100)

21 Jak spočítat expoziční hodnotu? EV kalkulačka: Exposure_01.htm matematické vyjádření: EV = log 2 (a 2 /t) - log 2 (ISO/100) = log 2 a 2 + log 2 (1/t) - log 2 (ISO/100) = 2 * log 2 a - log 2 t - log 2 (ISO/100), kde a je clonové číslo a t je expoziční čas v sekundách

22 Tabulka ke zjištění EV hodnoty

23 Měření expozice dobře exponovaný snímek = správná trojice hodnot expoziční čas clona ISO citlivost důraz se klade na ostrost, dynamický rozsah, minimální šum, hloubku ostrosti současné fotoaparáty ji umožňují měřit automaticky (ne vždy získáme dobrý výsledek)

24 Měření expozice - problémy příliš vysoké jasy a příliš hluboké stíny ve scéně není možné stanovit ideální expozici, která by zaručila prokreslení všech detailů jak v jasech, tak stínech (bez ohledu na počet měřících bodů) digitální fotoaparáty mají omezený dynamický rozsah (lineární křivka kontrastu) co je černější nebo bělejší než koncové body křivky, tak na digitální fotografii neexistuje

25 Zonální systém téměř 40 let stará technika měření expozice spočívá v rozdělení celé fotografie na určitý počet zón (Canon používá 35 zón, Olympus 49, Nikon 1005 atd.) v každé zóně je zjištěn průměrný jas v jednotkách EV a fotoaparát se snaží odhadnout správnou expozici každý dobře exponovaný snímek vede po zprůměrování všech zón na střední šedou

26 18% střední šedá šedá, která odráží 18 % dopadajícího světla (subjektivně leží ve středu stupnice mezi černou a bílou) slouží k určování expozice na základě dopadajícího světla a k přesnému vyvážení bílé barvy expozimetry fotoaparátů předpokládají, že scéna je v průměru středně šedá hledají kombinaci expozičního času, clony a ISO, která po zprůměrování jasů dá ve výsledku 18% střední šedou

27 18% střední šedá strategie měření na výslednou šedou funguje dobře u scén, které mají vyvážený podíl světlých a tmavých míst kdy automatika digitálních přístrojů selhává? nevyvážené scény (např. exponování na uhlí nebo sníh) na to, že scéna je v průměru šedá, se dá spolehnout v 80 % případů

28 Režimy měření expozice maticové, poměrové či zónové hodnotí celou plochu snímku hodí se pro každodenní praxi bere v úvahu i bod zaostření selhává v situacích, kdy průměrný jas scény není střední šedá celoplošné se zdůrazněným středem hodnotí celou plochu snímku, za nejdůležitější považuje střed (např. produkty, portrét) bez ohledu na bod zaostření

29 Režimy měření expozice středové hodnotí pouze malou oblast (cca 8 % plochy) ve středu snímku použití: výhradně pro měření jasu (EV hodnoty) konkrétního bodu nevhodný pro běžnou práci bodové hodnotí pouze malou oblast (cca 1-3 % plochy) použití: výhradně pro měření jasu konkrétního bodu

30 Měření dopadajícího světla na střední šedou v některých případech selhává řešení: naměřit expozici na normalizované střední šedé tabulce postup: do scény umístit šedou tabulku tak, aby se neleskla přepnout na bodové měření expozice a naměřit expozici ve středu tabulky přepnout na manuální režim (M) a naměřené hodnoty nastavit ručně tabulku ze scény odstranit a exponovat s naměřenými hodnotami ostrý záběr výsledek: expozičně správné a přirozené snímky

31 Pomocníci při nastavení expozice kompenzace expozice manuální úprava nedostatků automaticky naměřené expozice (obvykle v rozsahu 2 EV) světlo lze přidat (+ EV) nebo ubrat (- EV) uzamčení naměřené expozice po dobu sekund tlačítko s hvězdičkou nebo označením AE-L histogram jeden z nejúčinnějších způsobů jak ověřit správnou expozici živý nebo aktuální histogram právě pozorované scény (přepálená bílá nebo podpálená černá)

32 Histogram přesné vyjádření rozsahu (plochy) jednotlivých jasů v obraze od černé po bílou ve fotoaparátech je sestaven pouze z jasového kanálu (zcela ignoruje barvu!) krajní polohy (přepálená bílá, podpálená černá) Co když je přepal pouze v jednom kanále? Proč DSLR nemají oproti kompaktům živý histogram?

33 Expoziční režimy od plné automatiky až k úplnému manuálnímu režimu Kolik hodnot necháme na libovůli fotoaparátu?

34 Plná automatika dobrý sluha, ale zlý pán většinou označen nápisem Auto vhodný pro úplné začátečníky plná automatika přebírá vládu nad všemi třemi veličinami ve většině případů poskytuje uspokojivé výsledky automaticky je někdy používán také blesk, který ničí atmosféru scénické režimy expozice pro různé druhy scén (např. Portrét, Krajina, Sport, Makro, Noční portrét atd.)

35 Poloautomatický režim P sám nastavuje expoziční čas i clonu volně je možné nastavovat všechny ostatní hodnoty (např. blesk, metoda měření expozice, její kompenzace, vyvážení bílé, ISO atd.) lze provést kompenzaci expozice světlejší snímek (+ EV) tmavší snímek (- EV)

36 Poloautomatický režim S (Tv) S (Shutter), Tv (Time Value) pevně nastavíme čas a ISO automatika dopočítá clonu podle množství světla ve scéně použití: pohybový management kladná kompenzace (+ EV) (více otevře nastavenou clonu) záporná kompenzace (- EV) (více přivře automaticky nastavenou clonu)

37 Poloautomatický režim A (Av) A (Aperture), Av (Aperture Value) pevně nastavíme clonu a ISO automatika dopočítá expoziční čas podle množství světla ve scéně použití: situace, kdy potřebujeme clonou řídit hloubku ostrosti kladná kompenzace (+ EV) (prodlouží čas automatiky) záporná kompenzace (- EV) (zkrátí čas automatiky)

38 Plně manuální režim M umožní převzít kontrolu nad všemi veličinami určujícími expozici automatika pouze zobrazuje údaj o kolik se vámi nastavená EV liší kompenzace expozice nemá smysl (není co kompenzovat) použití: všude, kde automatika selhává

39 Expoziční bracketing fotoaparát automaticky pořídí více fotografií (většinou 3), každou s jiným nastavením expozice velikost změny je možné nastavit v jednotkách EV (většinou max. ± 2 až ± 5 EV) v PC pak můžete vybrat tu, která je expozičně nejlepší nebývá možný v režimu Auto použití: v případech, kdy lze těžko posoudit expozici v HDR fotografii (viz samostatná přednáška)

40 Kontrast scény kontrast scény poměr jasu světlých tmavých partií určíme jej tak, že změříme EV nejsvětlejšího a nejtmavšího bodu scény z rozdílů naměřených hodnot určíme kontrast scény je-li tento rozdíl např. 7 expozičních stupňů, pak podíl jasů je v poměru 1:128 (2 7 = 128)

41 Expoziční řada a dynamický rozsah Poměr Expoziční řada Scéna a zařízení (dynamický rozsah) 1:2 1 EV 1:4 2 EV 1:8 3 EV zamračený den, levné kompakty 1:16 4 EV 1:32 5 EV pozitivní diafilm (5-6 EV) 1:64 6 EV většina digitálních senzorů (6-7 EV) 1:128 7 EV profesionální digitální fotoaparáty (7-8 EV) 1:256 8 EV kvalitní barevné negativy (7-8 EV) 1:512 9 EV černobílé negativy (9-10 EV) 1: EV 1: EV 1: EV jasný slunný den (12-15 EV) 1: EV 1: EV 1: EV dynamické rozpětí lidského oka (11-15 EV) 1: EV adaptace lidského oka (přechod z osvětlené místnosti do tmy)

42 Kontrast scény a dynamický rozsah senzor digitálního fotoaparátu ani film není schopen najednou zaznamenat celou škálu jasů reálné scény kontrast scény je menší než dynamický rozsah fotoaparátu např. scéna má 4 EV a fotoaparát 7 EV nekontrastní fotografie je vždy lepší exponovat doprava (fotografie bude světlejší, potlačí se šum) kontrast scény je větší než dynamický rozsah fotoaparátu poměrně častý případ nutno snížit kontrast scény (přechodové filtry, fill-in blesk, odrazné desky)

43 Dynamický rozsah scény a histogram

44 High-key High-key = vysoký tón obraz se skládá z převážně bílých a velmi světlých tónů nesmí být šedivý, ale nejméně na jednom místě by měl obsahovat sytě černou motiv snímku musí být sám o sobě světlý, osvětlený rozptýleným světlem a neměly by se na něm objevit žádné stíny

45 Low-key Low-key = nízký tón obraz se skládá převážně z černých a velmi tmavých tónů alespoň na jednom místě by se měla vyskytovat čistě bílá

46 Hard-key Hard-key = tvrdý tón snímek je silně kontrastní a ztrácí kresbu ve světlech i stínech černobílá škála je redukována a neobsahuje všechny polotóny v mezním případě se skládá pouze z čistě bílé a sytě černé barvy, čímž se snímek podobá černobílé grafice

47 Měření odraženého světla Měřenou veličinou je jas, jednotkou je kandela na čtvereční metr (cd m 2 ) Při tomto způsobu měření je osa optické soustavy rovnoběžná s osou objektivu fotopřístroje Měříme z místa snímání směrem k fotografované scéně Podle konstrukce přístroje lze měřit integrálně nebo bodově S přístroji vestavěnými do těla přístroje lze měřit pouze tímto způsobem

48 Měření dopadajícího světla Měříme osvětlení, jednotkou je lux (lx) Osa optické osy expozimetru je orientována tak, aby na čidlo dopadalo sejné osvětlení jako na fotografovaný objekt, tedy proti světelnému zdroji Nejběžnější jsou předměty s reflexním faktorem cca 18 %, což odpovídá poměru odraženého k dopadajícímu světlu 1:6 Měření dopadajícího světla se provádí zejména v případech, kdy se odrazivost fotografovaného předmětu výrazně odlišuje od výše uvedeného reflexního faktoru a kdy je nutné tuto odchylku eliminovat Chceme-li přihlíže ke všem světelným zdrojům v měřícím úhlu expozimetru, musíme na optický systém expozimetru nasadit transparentní (bílou) rozptylnou destičku nebo polokouli

49 Děkuji za pozornost